1、1,第四节 时序逻辑电路的设计方法,同步时序逻辑电路的设计方法,时序逻辑电路的自启动设计,异步时序逻辑电路的设计方法,下页,总目录,推出,2,返回,一、同步时序逻辑电路的设计方法,设计步骤：,1. 逻辑抽象，得出电路的状态转换图或状态转换表。,2. 状态化简。,3. 状态分配（状态编码）。,4. 选定触发器类型，求出电路的状态方程、 驱动方程和输出方程。,5. 根据得到的方程式画出逻辑图。,6. 检查设计的电路能否自启动。,下页,上页,3,下页,返回,上页,例6.4.1设计一个带有进位输出的十三进制计数器。,状态抽象 无输入信号，有一个进位信号输出用C表示， 13个有效状态，,不需要状态化简。
2、,4,下页,返回,上页,状态分配：需用4个触发器。 用 0000 1100 作为 S0S12 的编码。,5,下页,返回,上页,6,下页,返回,上页,7,下页,返回,上页,8,下页,返回,上页,根据状态方程求驱动方程,9,下页,返回,上页,根据驱动方程画出逻辑图,10,下页,返回,上页,例6.4.2 设计一个串行数据检测器，对它的要求是： 连续输入3个或3个以上的1时输出为1， 其他输入情况下输出为0。,解： 取输入数据为输入变量，用 X 表示。 检测结果为输出变量，用 Y 表示。,11,下页,返回,上页,12,下页,返回,上页,S2和S3在同样的输入下有同样的输出， 而且转换后得到同样的次态，
3、 因此S2和S3是等价状态，可合并为一个。,13,下页,返回,上页,14,下页,返回,上页,若选用JK触发器，驱动方程为：,若选用D触发器，驱动方程为：,输出方程为：,由卡诺图得状态方程：,15,下页,返回,上页,选用JK触发器的逻辑图,16,下页,返回,上页,例6.4.3 设计一个自动售饮料机的逻辑电路， 投币口每次只能投入一枚五角或一元的硬币。 投入一元五角硬币后机器自动给出一杯饮料。 投入两元（两个一元）硬币后， 给出一杯饮料的同时找回一枚五角硬币。,解：取投币信号为输入，给出饮料和找零为输出， 投入一枚一元硬币用A = 1表示，未投入时A = 0 ， 投入一枚五角硬币用B = 1表示，
4、未投入时B = 0 ， 给出饮料时Y = 1，不给时Y = 0 ， 找回一枚五角硬币时Z = 1，不找时Z = 0 。,17,下页,返回,上页,00、01、10为AB的可能取值，11可作为约束项,S0未投币前的状态。 S1投入五角硬币后的状态。 S2投入一元硬币（一枚一元或两枚五角）后的状态。 再投入五角硬币后返回S0 ，Y=1，Z=0。 再投入一元硬币后返回S0 ，Y=1，Z=1。,18,下页,返回,上页,19,下页,返回,上页,电路的状态数为M=3，取触发器的位数 n=2 以触发器状态的00、01、10分别代表S0 、 S1 、 S2 。,20,下页,返回,上页,21,下页,返回,上页,2
5、2,下页,返回,上页,选用D触发器,状态方程,驱动方程,输出方程,电路省略，可作为学生练习。,23,下页,返回,上页,二、时序逻辑电路的自启动设计,设计时序逻辑电路时，若含有无效状态， 则化简状态方程时， 应将无效状态的次态设为某个有效状态。 应选择使状态方程最简单的有效状态。 为保证电路能自启动， 应使每个无效状态直接或间接地转为某个有效状态。,24,下页,返回,上页,三、异步时序逻辑电路的设计方法,设计步骤大体与同步时序逻辑电路相同， 只是要为每个触发器选定合适的时钟信号。 选择时钟信号的原则： 触发器的状态翻转时必须有时钟信号发生。 触发器的状态不应翻转时“多余的”时钟信号越少越好。,2
6、5,下页,返回,上页,例6.4.4：试设计一个8421编码的异步十进制减法计数器，并要求所设计的电路能够自启动。,解: 根据8421码十进制减法计数器规则列出电路的状态转换表。,十进制计数器必须有10个有效状态，状态编码应符合状态转换表的规定。这10个状态都是必不可少的，不需要进行状态化简。,26,下页,返回,上页,选用JK触发器组成这个电路。 为触发器挑选时钟信号的原则是： 第一，触发器的状态应该翻转时必须有时钟信号发生。 第二，触发器的状态不应翻转时“多余的”时钟信号越少越好， 这将有利于触发器状态方程的化简。 根据上述原则，选定FF0的时钟信号CLK0为计数输入脉冲，,FF1的时钟信号CLK1取自,FF2的时钟信号CLK2取自,FF3的时钟信号CLK3取自,27,下页,返回,上页,作出电路次态的卡诺图，求电路的状态方程。,28,返回,作出电路输出B的卡诺图，求输出方程。,将1010 1111这6个无效状态分别代入状态方程求其次态，结果表明电路是可以自启动的。,按照驱动方程和输出方程可画出逻辑图。,上页,
